[发明专利]用于非接触式感测物质的基准开关架构

说明书

本公开涉及用于非接触式感测物质的基准开关架构。本发明涉及用于在采样界面处测量样本(620)中的物质的浓度和类型的系统(600)和方法。所述系统(600)包括光源(602)、一个或多个光学器件(606,610,612)、一个或多个调制器(634,636)、基准(608)、检测器(630)以及控制器(640)。所公开的所述系统和所述方法能够通过在不同的测量光路之间共享一个或多个部件来考虑源自所述光源、一个或多个光学器件和所述检测器的漂移。另外，通过在所述光源与所述样本或基准之间放置一个或多个调制器，所述系统能够区分不同类型的漂移并且消除因杂散光导致的错误测量。此外，通过将检测器像素和微光学器件映射到所述样本中的位置和深度，所述系统能够沿着所述样本内的各种位置和深度检测所述物质。

本申请是国际申请日为2016年8月29日、申请号为201680049893.6、发明名称为“用于非接触式感测物质的基准开关架构”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2015年9月1日提交的美国临时专利申请序列号62/213,004的优先权，其专利申请据此全文以引用方式并入本文。

技术领域

本专利申请整体涉及基准开关架构，该基准开关架构能够检测采样界面处样本中的一种或多种物质，并且更具体地，能够重建样本中的一个或多个光路。

背景技术

吸收光谱学是一种分析技术，可用于确定采样界面处样本中物质的浓度和类型。用于吸收光谱学的常规系统和方法可包括在样本处发光。当光透射穿过样本时，一部分光能可在一个或多个波长下被吸收。这种吸收可导致样本出射光的特性发生变化。可将样本出射光的特性与基准的出射光的特性进行比较，并且可根据比较结果确定样本中物质的浓度和类型。

尽管通过比较可以确定样本中物质的浓度和类型，但在早期(而不是大量(例如数十个或数百个)采样点被测量之后)，由于无法区分和补偿杂散光以及波动、漂移和变化，测量和确定结果可能是错误的。此外，一些常规系统和方法可能不能够测量样本内多个位置处的浓度。能够测量多个位置处的浓度的那些系统和方法可能需要复杂的部件或检测方案来关联样本内位置的深度或样本出射光的路径长度。

发明内容

本公开涉及用于在样本中的物质浓度低或SNR低(例如，SNR10^-4或10^-5)时测量样本中该物质浓度的系统和方法。所公开的系统和方法能够通过在用于测量样本光学特性的光路和用于测量基准光学特性的光路之间共享一个或多个分量，将来源于系统中的光源、一个或多个光学器件以及检测器的波动、漂移和/或变化纳入考虑。此外，系统能够区分不同类型的漂移，并且能够消除由杂散光导致的错误测量，其中在光源与样本或基准之间放置有一个或多个调制器。此外，通过将检测器阵列中的检测器像素和微光学器件单元中的微光学器件映射到样本中的位置和深度，系统能够沿着样本内的各种位置和深度检测物质。

附图说明

图1示出了根据本公开的示例的包括多个检测器的示例性系统，该示例性系统用于测量样本中物质的浓度。

图2示出了根据本公开的示例的示例性过程流，该示例性过程流使用包括多个检测器的系统来测量样本中物质的浓度和类型。

图3示出了根据本公开的示例的包括共享检测器的示例性系统，该示例性系统用于测量样本中物质的浓度和类型。

图4示出了根据本公开的示例的示例性过程流，该示例性过程流使用包括共享检测器的系统来测量样本中物质的浓度和类型。

图5示出了根据本公开的示例的用于确定物质浓度和类型的吸光度测量结果的示例性图。

图6示出了根据本公开的示例的示例性系统，该示例性系统包括位于光源和样本之间的调制器，用于测量样本中物质的浓度和类型。